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纳米流体中纳米颗粒分散性能的分子动力学模拟

2021-08-06生丽莎陈振乾

东南大学学报(自然科学版) 2021年4期
关键词:扩散系数

生丽莎 陈振乾,2

(1东南大学能源与环境学院, 南京 210096)(2东南大学江苏省太阳能技术重点实验室, 南京 210096)

纳米流体是一种二元组分固-液混合物,是在给定流体(水、醇、油等)中掺入超细金属或非金属/金属氧化物颗粒形成的一种胶体悬浮液[1].与常规流体相比,纳米流体具有良好的导电、导热性能、流动性及摩擦减阻性质,因此在强化传热传质[2-6]、能量储存[7-8]、机械应用[9-11]、生物医药[12-15]、燃料电池等多个领域具有广泛的应用.

稳定性是限制纳米流体进一步广泛应用的重要因素.纳米颗粒的聚集与纳米流体的制备、使用及整体设备的损耗都密切相关.Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论认为,当颗粒以布朗运动相互接近时,纳米流体的稳定性取决于范德华力和静电力的总和[16-18].在稳定的纳米流体或胶体中,排斥力起着主导作用.影响胶体稳定性的排斥力主要有静电排斥力和空间位阻2种类型.

国内外学者们主要通过实验研究来分析纳米流体的分散稳定性.纳米流体的稳定性评估方法包括Zeta 电势分析法[19]、沉淀法[20]、离心法[21]、光谱分析法[22]、3ω法[23]以及电子显微镜和光散射法[24].其中沉淀法是评价纳米流体稳定性的最基础方法,它通过施加外力场使纳米颗粒沉淀并通过上清液纳米颗粒的浓度来判定纳米颗粒的稳定性.当上清液纳米颗粒浓度随时间维持恒定时,可认为纳米颗粒保持分散稳定.

目前,已有学者通过分子动力学方法对纳米流体的热导率、黏度等传递性质及强化传热机制进……

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